基于3D打印的连续梁桥V形结构光弹性模型试验研究

针对传统光弹性试验模型制作方法存在的制作周期较长、精确度低以及人工成本较高等问题,提出了一种基于3D打印技术制作精确光弹性试验模型的新方法.通过光弹性模型试验加载及应力冻结法得到了清晰的等差条纹图像,运用光弹性原理测定了模型应力,并与实体有限元计算结果进行了对比分析,得到了V形结构各主要构件的应力分布特点.结果表明:通...     

光弹材料条纹系数测定的实验方法研究

光弹性法在工业界和生物医学工程中得到了广泛应用,实验前都要测量材料的条纹值,为后续的应力-光学定律中用于求解主应力差值。为了测定光弹性材料条纹系数,利用数字光弹仪分别对粱试件、圆盘试件分别进行了实验测试,得到了暗场的光弹性条纹图,利用采集的条纹图和相应的理论公式进行了条纹值的计算。结果表明,利用圆盘试件所加栽荷条纹级次多,所测结果较为精确,并且加载简单易于操作。     

工字型钢-混凝土连续组合梁腹板局部稳定性分析

对工字型钢-混凝土连续组合梁负弯矩区腹板在复合应力作用下的力学性能进行了研究,提出了工字型组合梁腹板在复合应力作用下的局部稳定性计算模型,建立了相应的临界屈曲应力计算公式;基于组合梁腹板的稳定性特点和偏心受压与剪切作用下的相关方程,计算了工字型组合梁腹板在复合应力状态下的弹性屈曲因数,采用势能驻值原理分析得出了连续组合梁负弯矩区腹板稳定的临界应力,提出了弹性受力阶段腹板不设横向加劲肋的高厚比限值。计算结果表明：该计算方法有广泛的适用性,且大部分情况下可以放宽对高厚比的限制,为工字型组合梁负弯矩区腹板的合理优化设计提供了参考。     

双悬臂深梁应力光弹性研究的精度分析

对双悬臂深梁－桥墩顶帽的应力光弹性中的模型冻结，模型粘结，模型加载，泊松比以及应力条件对应力场的影响了定量或定性分析，结果表明：模型冻结过程的内外温差，杠杆式加载装置大于７时的粘结材料弹模比，对应力场影响不大，但材料的泊松比，应力条纹值对应力场有较大的影响。     

蝶形腹板剪切变形计算与分析

为研究混凝土箱梁中蝶形腹板剪切变形的问题,基于经典力学推导出弹性阶段蝶形腹板剪切变形计算公式,根据相关文献建立蝶形腹板模型,并进行水平加载模拟,通过有限元分析和推导公式计算,并结合相关试验模型数值,得出蝶形腹板受水平荷载下的变形基本规律,有限元值与理论值吻合良好.在验证有限元合理的基础上,进行了影响蝶形腹板剪切性能的参...     

冻结压力粘弹性求解模型

求得考虑冻土蠕变和冻胀的冻结压力弹性解,利用弹性粘弹性原理,导出冻结压力在拉氏象空间中的解,采用数值逆变换方法,建立冻结压力求解的粘弹性数学模型.     

平板弯曲粘弹性波散射问题的研究

基于薄板粘弹性弯曲波动方程,采用复变函数方法对平板开孔弹性波的散射问题进行了研究,得到了传播稳态波时此种平板弯曲波动问题的分析解。分析了材料粘性阻尼及入射波距离对开孔弹性波散射结果的影响。作为算例,给出了平板圆形开孔的动应力集中系数的数值结果,并对计算结果进行了分析讨论。     

腹板开孔冷弯薄壁钢轴压构件畸变屈曲承载力试验研究

对26根屈服强度235MPa腹板开圆孔冷弯薄壁型卷边槽钢截面轴压构件进行畸变屈曲承载力试验研究,分析了构件屈曲模式和极限承载力,采用国家规范GB50018—2002《冷弯薄壁型钢结构技术规范》计算构件承载力、非线性有限元数值模拟结果与试验结果进行分析比较。在此基础上,对腹板开孔冷弯薄壁型钢截面轴压构件的承载力合理计算模式进行研究。结果表明,对于中等长度腹板开孔冷弯薄壁型钢截面轴压构件主要出现畸变屈曲模式;腹板开孔在对构件畸变屈曲稳定承载力有一定的降低作用,采用折减构件有效截面面积的方法可计算开孔构件的畸变屈曲稳定承载力。     

钢-混凝土连续组合梁腹板局部屈曲分析

对连续组合梁负弯矩区钢腹板的稳定性进行了研究,分析了负弯矩区钢梁腹板在弯曲、轴向压力和剪切作用下的力学性能,提出了组合梁腹板在各种荷载作用下的局部稳定性简化计算模型,建立了非均匀受压、纯剪和弯剪复合受力状态下的临界屈曲应力计算公式;分别计算了钢梁腹板在非均匀受压和纯剪状态下的弹性屈曲系数,并根据偏心受压与剪切作用下的相关方程计算了钢梁腹板在复杂应力状态下的弹性屈曲系数;基于屈曲分析结果,提出了组合梁在弹性受力阶段钢梁腹板不设横向加劲肋的高厚比限值。结果表明：采用该方法确定的钢梁腹板高厚比更具合理性,且计算过程简单,结果偏于安全。     

液压机垫板的实验应力分析

依照光弹性力学原理,采用冻结切片法,对三梁二柱式液压机柱套上的垫板,进行了实验应力分析。根据模型相似理论公式换算,求得垫板实物上的应力。     

工字形组合截面梁腹板的局部屈曲

为正确预测工字形组合截面梁的承载力,针对其腹板的局部屈曲问题进行了数值分析和试验.有限元分析表明梁腹板会在集中荷载下方发生局部屈曲或对无加劲肋的梁会在支座处发生局部屈曲.同时表明,正应力与剪应力基本呈线性关系,腹板上边缘处的局部压应力并不显著影响腹板的屈曲.采用硅橡胶制作模型梁,进行腹板屈曲试验,证明了数值分析结果的正确性.经对计算结果回归分析,给出了腹板屈曲计算公式的一种新形式.     

轮压荷载作用下吊车梁承压应力分析

对工字形吊车梁在轮压作用下腹板内的承压应力进行了有限元分析，以确定腹板计算高度处的承压应力及其在 腹板内的扩散规律. 通过参数分析发现，影响承压应力扩散的主要因素为腹板的厚度和轨道惯性矩，翼缘的惯性矩也有 一定的影响，吊车梁的跨度、高度以及支座条件对其影响很小. 借助弹性地基梁理论，结合对数值结果的分析，拟合了 有钢轨的吊车梁腹板计算高度处等效承压长度的计算公式，与国内外规范的各种公式进行了对比. 通过数据拟合，得到 了承压应力沿腹板高度的变化规律.     

型砂性能检测装置横梁的有限元静态分析

横梁是自行设计的型砂性能检测装置中最重要的承载部件.横梁体积大,为了优化结构、节约材料,提出在不影响其性能的情况下增加减重孔.利用索达系统公司开发的三维软件对横梁进行三维建模,通过其中的有限元分析模块分析横梁的受力情况,建立合理的约束及载荷模型,并对横梁进行有限元网格划分,最后通过计算机对其进行求解,获得了在工作情况下横梁的应力、应变图.结果表明,在有、无减重孔时横梁危险截面处的最大应力分别为26.211MPa和21.358MPa,横梁的最大挠度分别为0.005531mm和0.003665mm,均远小于许可值,横梁在强度及刚度方面均有较大裕度,为其进行结构优化设计和成本的降低提供了重要依据.     

混凝土梁内现存应力钻孔释放过程数值模拟

本文采用基于Lagrangian理论的三维线性有限单元方法模拟了预应力混凝土内现存应力的钻孔法释放过程.通过外加载荷应力场模拟现存应力,用应力释放率描述释放规律,用单元生死技术模拟钻孔过程,研究了局部应力状态及应力水平、钻孔直径、钻孔间距等因素对弹性应力释放规律的影响.结果表明:应力释放值依赖于应力初值、钻孔直径和深度;完全释放深度随孔径增大而增大,但与应力初值无关;而用应力释放率和相对钻进深度(h/d)描述的释放曲线不受钻孔直径、释放区域的应力状态和初值变化的影响,具有广泛适用性.最后,通过试验验证了本文计算结果的正确性.     

双腹板工字型GFRP腰梁连接受力性能研究

为研究深基坑支护中双腹板工字型GFRP腰梁连接节点力学性能,针对GFRP腰梁的两种套筒式连接方法开展两点对称加载足尺试验,借助ABAQUS有限元模拟软件建立两种连接方法的三维数值模型,分析不同连接方法GFRP腰梁的受力性能,并以腰梁跨中截面为研究对象,揭示连接套筒与GFRP腰梁的横向变形规律,掌握不同连接形式GFRP腰梁构件的极限状态和破坏形式。结果表明,双腹板工字型GFRP腰梁承载力高,构件的稳定性好;采用内置式钢套筒连接构件变形较小,节点承载力更高,现场安装方便,能够实现基坑支护中腰梁构件的循环利用,是GFRP腰梁现场施工的合理连接方式。     

流线型箱梁气动外形的数值优化

为改善基于风洞试验的桥梁断面气动外形优化方法所固有的人力物力耗费、搜索范围有限等缺点,提出了一套基于数值计算和数学策略的主梁气动外形优化方法。选取断面下腹板倾角和梁高作为设计变量,以计算流体力学(CFD)模拟和颤振时域法作为数值计算手段替代风洞试验,将试验设计、蚁群混合遗传算法与Kriging代理模型作为协同数学策略替代试错法,探索优化了苏通长江大桥流线型箱梁断面颤振性能最佳的参数匹配方案。结果显示,设计域内最优断面颤振临界风速比原型断面提高8%,下腹板倾角相比梁高对颤振性能影响更大,且存在交互作用。主梁断面气动外形数值优化方法能够较好地取代风洞试验进行外形寻优,研究对以后大跨度桥梁断面选型具有借鉴意义。     

T型外部补强箱型节点加劲肋长度的确定

为研究T型加劲肋长度对箱型节点性能的影响规律并确定合理的加劲肋长度,对T型外部补强箱型柱—工字梁节点进行弹塑性分析.采用ANSYS有限元方法,分析了T型外部补强节点应力发展趋势,进行了加劲肋长度对箱形柱—工字梁节点性能影响的参数分析,根据节点的设计标准确定了T型外部补强节点合理的加劲肋长度.研究结果表明:采用T型加劲肋时,塑性铰外移到梁翼缘与加劲肋连接端部,节点初始刚度和极限承载力有很大的提高;节点的弯矩传递路径由梁翼缘中部逐渐向梁两侧的加劲肋传递,并通过加劲肋有一部分弯矩传递给柱,从而节点变形大大减小.增大加劲肋长度有利于梁端弯矩通过加劲肋向柱腹板传递,但加劲肋过长时,柱腹板承担过多的应力,梁柱翼缘连接处容易局部屈服,最终确定当加劲肋长度取腹板对角线与梁翼缘夹角在10°～15°时为合理的加劲肋长度.     

腹板连接节点焊缝应力强度因子的参数分析

为定量的确定荷载作用下钢框架结构延长翼缘连接板梁柱腹板连接节点焊缝应力强度因子的大小,采用断裂力学与有限元积分相结合的方法,研究腹板连接节点的断裂性能.判断延长翼缘连接板腹板连接节点焊缝开裂的依据是Ⅰ型应力强度因子,应力强度因子可以通过有限元计算J积分的方法求得.通过有限元计算分析了初始裂纹深度、梁截面尺寸、柱截面尺寸和梁柱长度对延长翼缘连接板腹板连接节点焊缝应力强度因子的影响.采用正交设计法进行研究方案设计,根据有限元分析结果归纳出应力强度因子计算公式.研究结果表明：延长翼缘连接板腹板连接节点梁下翼缘焊缝比上翼缘更容易开裂,应力强度因子随梁截面参数的增大而增大,随柱截面参数的增大而减小.     

深孔钢闸门组合截面主梁应力计算方法

为了解决以往深孔钢闸门主梁弯曲正应力沿用细长梁理论其计算结果偏于危险,而有限元法计算工作量大且复杂的问题,因此,基于弹性理论,推导出了均布荷载作用下工字型截面梁纵向纤维挤压应力计算公式,以及考虑纵向纤维挤压和剪切翘曲影响的弯曲正应力计算公式,并提出了组合截面薄壁深梁的判定准则,并以有限元数值模拟结果为准对各种弯曲正应力解析计算方法进行了评价.结果表明:已有解析法误差较大,不能准确揭示组合截面薄壁深梁弯曲正应力的变化规律;而所提方法考虑了剪切翘曲及层间挤压的双向应力状态影响,计算结果精度较高且适用范围更广.